DE102009023507A1 - Screw type compressor aggregate i.e. pressurized air compressor aggregate, has pressure line exhibiting trap, where proportion between common geometrical chamber volumes in front of trap is larger than dimension of operating chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Schraubenverdichteraggregat mit einem ölüberfluteten Schraubenverdichter, einem Antriebsmotor, einem Ölsystem, zumindest bestehend aus Ölabscheider mit Ölsammler, Ölfilter und einem Kanal- oder Rohrleitungssystem, das kommunizierende Verbindungen mit dem Schraubenverdichter aufweist und andere periphere Einrichtungen, wie zum Beispiel Ölkühler, besitzen kann. Der Schraubenverdichter mit innerer Verdichtung, hat mindestens zwei paarweise ineinandergreifenden parallel angeordneten Schraubenrotoren, die Kämme und Nuten aufweisen, wobei die Kämme und Nuten der beiden Rotoren längs einer gemeinsamen Eingriffslinie in abdichtendem Kämmeingriff stehen und die Nuten durch die Eingriffslinie voneinander getrennt werden. Dadurch bilden sich V-förmige Arbeitskammern, die von einem Gehäuse umschlossen werden, das aus einer Mantelwand und aus Stirnwänden mit von den Kamm- und Stirnprofilkanten der Rotoren steuerbaren Ein- und Auslässen für das Arbeitsmedium, besteht. Den Ein- und Auslässen schließen sich Saugraum und Druckraum an. Vor dem Saugraum ist stromaufwärts eine Leistungsregeleinrichtung angeordnet, mit deren Hilfe der vom Verdichter zu fördernde Massenstrom bis auf den Wert Null geregelt werden kann.The The invention relates to a screw compressor unit with an oil-flooded Screw compressor, a drive motor, an oil system, at least consisting of oil separator with oil collector, oil filter and a duct or piping system that communicates having the screw compressor and other peripheral devices, such as oil cooler, may own. Of the Screw compressor with internal compression, has at least two pairwise intermeshing parallel screw rotors, having the crests and grooves, the crests and grooves of the two rotors along a common engagement line in sealing mesh and the grooves through the intervention line are separated from each other. This will form V-shaped working chambers, by a housing be enclosed, which consists of a shell wall and end walls with controllable by the ridge and end profile edges of the rotors Inlets and outlets for the working medium exists. The inlets and outlets close suction chamber and pressure room. In front of the suction chamber is upstream one Power control device arranged, with the help of the compressor to be promoted mass flow regulated to the value zero can be.
Mantelwand und Stirnwände des Verdichtergehäuses bilden einen Hohlraum durch mindestens zwei parallele, einander schneidende Bohrungen, in denen die Schraubenrotoren mit ihren V-förmigen Arbeitskammern angeordnet sind.shell wall and end walls of the compressor housing form a Cavity through at least two parallel, intersecting holes, in which the screw rotors with their V-shaped working chambers are arranged.
Bei Drehbewegung der Rotoren vergrößern sich die saugseitigen V-förmigen Arbeitskammern auf der mit dem Saugraum in Verbindung stehenden Seite, wodurch Arbeitsmedium in diese Zahnlücken vom Saugraum über einen oder mehrere Einlässe einströmt.at Rotary movement of the rotors increase the suction side V-shaped working chambers on the communicating with the suction chamber standing side, causing working fluid in these gaps between the teeth Suction chamber flows through one or more inlets.
Auf der anderen Seite der gemeinsamen Eingriffslinie verkleinern sich bei Drehbewegung die v-förmigen Arbeitskammern, so dass eine Verdichtung eines kompressiblen Arbeitsmediums stattfinden kann.On the other side of the common line of action shrink during rotary motion the v-shaped working chambers, so that a compression of a compressible working medium take place can.
Um den Verdichtungsprozess zu kühlen, die innere Abdichtung längs der Eingriffslinie zu verbessern und die in direktem Kämmeingriff stehenden Rotoren zu schmieren, wird Öl in die sich verkleinernden v-förmigen Arbeitskammern eingespritzt, das gemeinsam mit dem Arbeitsmedium durch die Auslässe in den Druckraum gefördert wird, daher die Bezeichnung „ölüberfluteter” Schraubenverdichter.Around to cool the compression process, the inner seal along the line of intervention to improve and in direct Greasing mesh rotors becomes oil injected into the decreasing v-shaped working chambers, that together with the working medium through the outlets in the pressure chamber is promoted, hence the term "oil-flooded" screw compressor.
Je nach der Lage der in der druckseitigen Gehäusestirnwand festgelegten Auslasssteuerkanten eines Auslasses oder mehrerer Auslässe, die den Öffnungsbeginn einer V-förmigen Arbeitskammer zum Druckraum hin festlegen, wird sich ein vom Zustand des Arbeitsmediums bei Verdichtungsbeginn abhängiger Druck in der V-förmigen Arbeitskammer zum Öffnungszeitpunkt dieser ergeben, der unabhängig vom Druck im Druckraum ist, größer, gleich oder kleiner als dieser sein kann. Der Öffnungszeitpunkt entspricht der Drehwinkelstellung zumindest eines Rotors in der eine kommunizierende Verbindung von den sich infolge Rotordrehung verkleinernden V-förmigen Arbeitskammern zum Auslass entsteht.ever according to the position of in the pressure-side housing end wall fixed outlet control edges of one or more outlets, the beginning of the opening of a V-shaped working chamber for Define pressure chamber, one of the state of the working medium at the beginning of compression dependent pressure in the V-shaped Working chamber at the time of opening this result, the regardless of the pressure in the pressure chamber is greater, may be equal to or less than this. The opening time corresponds to the angular position of at least one rotor in the a communicating connection from itself as a result of rotor rotation shrinking V-shaped working chambers to the outlet arises.
Das geometrische Verhältnis zwischen den Zahnlückenvolumina der V-förmigen Arbeitskammern zum Zeitpunkt der Abtrennung von der Saugseite infolge Rotordrehung und den Zahnlückenvolumina zum Zeitpunkt des Öffnens der druckseitigen V-förmigen Arbeitskammern zum Auslass hin ist das geometrische innere Volumenverkleinerungsverhältnis Vi. Der Wert Vi wird für den Volllastbetrieb des Schraubenverdichters so ausgeführt, dass die Summe der Verluste minimiert ist und der Verdichter höchste Effizienz aufweist. Die innere Verdichtung, die durch den Vi-Wert maßgeblich bedingt ist, erreicht einen in Bezug auf den Druck in der Druckleitung des Verdichters optimalen Wert.The geometric relationship between the gullet volumes the V-shaped working chambers at the time of separation from the suction side due to rotor rotation and the tooth space volumes at the time of opening the pressure side V-shaped Working chambers to the outlet is the geometric inner volume reduction ratio Vi. The value Vi becomes for the full load operation of the screw compressor executed so that the sum of the losses is minimized and the compressor has the highest efficiency. The inner one Compaction, which is significantly caused by the Vi value, achieves one with respect to the pressure in the pressure line of the compressor optimal value.
Zwecks Änderung des Fördervolumens des Schraubenverdichteraggregates mit einer Saugdruckdrosseleinrichtung wird die Regeleinrichtung auf der Saugseite des Verdichters mehr oder weniger geschlossen, so dass sich der Massenstrom infolge der Drosselentspannung des Arbeitsmediums in der Regeleinrichtung mehr oder weniger ändert. Bei Nullförderung, Teillastbetrieb ohne Förderung von Arbeitsmedium in die nachgeschalteten Druckleitungen, ist die Saugdruckdrosseleinrichtung vollständig geschlossen.In order to change the delivery volume of the screw compressor unit with a Saugdruckdrosseleinrichtung is the control device the suction side of the compressor more or less closed, so that the mass flow due to the throttle relaxation of the working medium in the control device more or less changes. With zero funding, Part load operation without promotion of working medium in the Downstream pressure lines, is the Saugdruckdrosseleinrichtung completely closed.
Der Verdichter fördert kein Arbeitsmedium, sondern nur noch das in die Arbeitskammern eingespritzte Öl sowie weitere Funktionsölströme, die zum Beispiel zur Schmierung der Radial- und Axiallager der Rotoren im Verdichter benötigt werden und auch in geschlossene Zahnlückenräume geleitet werden.Of the Compressor does not convey working medium, but only the injected into the working chambers and other oil Functional oil flows, for example, for lubrication the radial and axial bearings of the rotors in the compressor needed and also in closed tooth spaces be directed.
Diese Regelungsart mittels Saugdruckdrosseleinrichtung bedingt, dass sich das durch innere Verdichtung erreichbare Druckverhältnis mit zunehmender Drosselung verkleinert.These Regulation by Saugdruckdrosseleinrichtung conditions that the achievable by internal compression pressure ratio reduced with increasing throttling.
Die für den Volllastbetrieb ausgewählte innere Verdichtung reicht nicht aus, um den Innendruck vor dem Öffnen des Auslasse oder der Auslässe ausreichend anzuheben. Folglich strömen Arbeitsmedium und Öl durch die sich infolge der Rotordrehung öffnenden Auslässe vom Druckraum in die V-förmige Arbeitskammer zurück.The internal compression selected for full load operation is not enough to the internal pressure before opening the Discharge or the outlets to raise sufficiently. consequently flow through working fluid and oil due to the the rotor rotation opening outlets from the pressure chamber back to the V-shaped working chamber.
Wenn dem Druckraum stromabwärts angeordnete Kanalteile oder die Druckleitung nicht mit Gefälle vom Verdichter wegangeordnet werden können, entweicht das Arbeitsmedium nach oben und es strömt überwiegend Öl zurück in die sich öffnenden Arbeitskammern, das sofort wieder durch die mit weiterer Rotordrehung fortschreitende Volumenverkleinerung der V-förmigen Arbeitskammer ausgeschoben wird. Bei Nullförderung oszilliert nur noch Öl zwischen Zahnlücken und Druckraum.If the pressure chamber downstream channel parts or the pressure line is not arranged with a slope away from the compressor can be, escapes the working medium up and it mostly returns oil in the opening working chambers, the immediately again by the volume reduction proceeding with further rotor rotation the V-shaped working chamber is ejected. At zero funding only oil oscillates between tooth gaps and Pressure chamber.
Das erzeugt hydraulische Pulsationen in den stromabwärts angeordneten Kanalteilen und in der Druckleitung.The generates hydraulic pulsations in the downstream Channel parts and in the pressure line.
Besonders bei großen äußeren Druckverhältnissen, berechnet aus Enddruck geteilt durch Ansaugdruck, treten infolge der großen Druckunterschiede zwischen dem Innendruck des Arbeitsmediums unmittelbar vor dem Öffnen der Auslassöffnung in der V-förmigen Arbeitskammer und dem mit dem Auslass in Verbindung stehenden Druckraum dynamische Druckpulsationen auf, die die Betriebssicherheit des Verdichters und der gesamten Druckerhöhungsanlage gefährden.Especially at high external pressure conditions, calculated from final pressure divided by suction pressure, occur as a result the large pressure differences between the internal pressure of the Working medium immediately before opening the outlet opening in the V-shaped working chamber and the with the outlet in Connecting pressure chamber on dynamic pressure pulsations, the reliability of the compressor and the entire pressure booster compromise.
Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und Öl aus dem Druckraum fernzuhalten.task The invention is to eliminate this disadvantage and oil Keep away from the pressure chamber.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Druckleitung am Verdichteraggregat zwischen Druckraum oder die sich dem Druckraum anschließenden Kanalteile oder Rohrleitungen so ausgeführt sind, dass stromabwärts eine vertikale Umlenkung der Strömungsrichtung in einem sogenannten Traps aufweist, so dass vor dem Traps auch bei Nullförderung ein Gaspolster vorhanden ist, da durch den Flüssigkeitsverschluss im Traps kein Gas strömen kann. Bei der Betriebsart mit geöffnetem Saugdrosselregler werden Öl und Arbeitsmedium zunächst soweit nach unten gedrückt, bis das Arbeitsmedium diesen Abschnitt durchströmen kann. Das ist der Fall, wenn der Ölspiegel unter den obersten Umlenkpunkt abgesenkt ist.According to the invention proposed that the pressure line on the compressor unit between the pressure chamber or the adjoining the pressure chamber channel parts or Pipelines are designed so that downstream a vertical deflection of the flow direction in one so-called traps, so that before the trap even at zero production a gas cushion is present, as through the liquid seal in the trap no gas can flow. In the operating mode with open suction throttle controller become oil and working medium First pressed down as far as the working medium can flow through this section. That's the case, though the oil level is lowered below the uppermost deflection point is.
Die geodätische Höhe des obersten Umlenkpunktes des Traps ist kleiner als die geodätische Höhe der Unterkante des Druckraumes.The Geodetic height of the uppermost turning point of the Traps is smaller than the geodesic height of the Lower edge of the pressure chamber.
Das gemeinsame geometrische Kammervolumen bis zum Traps, gebildet aus Druckraumgröße und aus Kanalteilgröße oder Rohrleitungsabschnittsgröße ist vorteilhaft ein Vielfaches der geometrischen Größe der V-förmigen Arbeitskammer zu Beginn des Öffnens des Auslasses.The common geometric chamber volume up to the trap, formed from Pressure chamber size and channel part size or pipe section size is advantageous a multiple of the geometric size of the V-shaped Working chamber at the beginning of opening the outlet.
Erfindungsgemäße Vielfache sind in grober Näherung Werte zwischen 5 und 100.invention Multiples are in rough approximation values between 5 and 100th
Die größeren Werte des Vielfachen werden größeren Druckverhältnissen zugeordnet.The larger values of the multiple become larger Assigned to pressure ratios.
Das Verhältnis aus gemeinsamem geometrischen Kammervolumen und Volumen der V-förmigen Arbeitskammer zu Beginn des Öffnens des Auslasses bestimmt maßgeblich die Größe der Druckpulsation innerhalb des Abschnittes des gemeinsamen geometrischen Kammervolumens bei konstanter Drehzahl.The Ratio of common geometric chamber volume and volume of the V-shaped working chamber at the beginning of opening the outlet significantly determines the size the pressure pulsation within the section of the common geometric Chamber volume at constant speed.
Die Größe der Druckpulsation innerhalb des Abschnittes des gemeinsamen geometrischen Kammervolumens bis zum Traps ist außerdem abhängig vom eingebauten Vi und von der Schallgeschwindigkeit des Arbeitsmediums.The Size of the pressure pulsation within the section the common geometric chamber volume up to the trap is as well depending on the built-in Vi and the speed of sound of the working medium.
Die Größe der dieser Druckpulsation vor dem Traps ist die Anregung für den Rohrleitungsabschnitt, der sich dem Traps anschließt.The Size of this pressure pulsation before the trap is the stimulus for the pipeline section that is followed by the trap.
Die erfindungsgemäße Ausführung reduziert Druckpulsationen auf ein zulässiges Niveau.The Embodiment of the invention reduces pressure pulsations to an acceptable level.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit einem Traps ist sichergestellt, dass das Öl auch bei Nullförderung mittels Bypass-Arbeitsmedium aus dem Druckraum gedrückt wird und immer Arbeitsmedium im Druckraum vorhanden ist, das in die Zahnlücken zurück strömt.By the embodiment of the invention with a trap Ensures that the oil is also at zero production pressed by means of bypass working fluid from the pressure chamber and there is always working medium in the pressure room that is in the tooth gaps flow back.
Die Amplituden der erzwungenen Schwingung werden soweit reduziert, dass der Verdichter bei Teillastbetrieb bis herunter zur Null-Förderung betriebssicher arbeitet.The Amplitudes of the forced oscillation are reduced to such an extent that the compressor at part-load operation down to zero promotion safe to work.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, doch soll sie nicht darauf beschränkt sein. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The Invention will be closer to an embodiment but it should not be limited to this be. In the accompanying drawings show:
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Beispiel beschränkt.The Invention is not limited to the example shown.
Aus
Gründen der darstellerischen Einfachheit wurde zunächst
ein Beispiel gewählt, in welchem der Traps
Der Traps, in das Verdichtergehäuse integriert, kann Bestandteil des Druckgehäuses oder anderer Hohlräume im Verdichter sein, die erfindungsgemäß durchströmt werden. Der Traps kann auch als zusätzliches Gehäuse im Anschluss an den Druckraum angeordnet sein und erfindungsgemäß durchströmt werden.Of the Traps, integrated into the compressor housing, can be part of it the pressure housing or other cavities in the compressor be, which flows through the invention become. The Traps can also be used as an additional housing be arranged adjacent to the pressure chamber and flows through the invention become.
Die Konstruktionsmerkmale des Traps sind darin nicht erschöpft.The Design features of the trap are not exhausted.
Beispielsweise kann auch ein Ablaufrohr, dessen Öffnung nach unten zeigt, in einen gegenüber dem Druckraum tieferliegenden Gehäusebereich angeordnet sein, dessen Öffnung so angeordnet ist, dass die erfindungsgemäße Funktion eines Traps erfüllt wird. Auch kann das Ablaufrohr in einem anderen Rohrabschnitt der Druckleitung so angeordnet sein, dass die beschriebene Funktion eines Traps erfüllt wird.For example can also be a drain pipe, the opening pointing down, arranged in a relation to the pressure chamber deeper housing area be whose opening is arranged so that the inventive Function of a trap is met. Also, the drainpipe can be arranged in another pipe section of the pressure line so that the described function of a trap is fulfilled.
Gemäß
Die
Auslässe
In
der Gehäusemantelwand
Der
Zustand des Arbeitsmediums im Saugraum
Der
Innendruck des Arbeitsmediums infolge innerer Verdichtung sinkt
mit zunehmender Drosselung des Saugdruckreglers
Durch
Rückführung von Arbeitsmedium von der Hochdruckseite
verkleinert sich zum Zeitpunkt des Öffnens der Auslässe
Durch
diese Ausgestaltung strömt über den Bypasskanal
Damit
fördert der Verdichter trotz Nullförderung, also
geschlossenem Saugdruckregler
Gemäß
Die
geodätische Höhe des oberen Kanalteiles des Traps
ist in etwa das Flüssigkeitsniveau
Die
geodätische Höhe des Flüssigkeitsniveaus
Das
gemeinsame geometrische Kammervolumen bis zum Traps
Die Amplituden der erzwungenen Schwingung werden soweit reduziert, dass der Verdichter bei Teillastbetrieb bis herunter zur Null-Förderung betriebssicher arbeitet.The Amplitudes of the forced oscillation are reduced to such an extent that the compressor at part-load operation down to zero promotion safe to work.
Die
- 11
- Saugraumsuction
- 22
- Einlassinlet
- 33
- Arbeitskammer bei Ansaugruckworking chamber at intake pressure
- 44
- druckseitige Endwandpressure side end wall
- 55
- Auslässeoutlets
- 66
- Hauptrotormain rotor
- 77
- Eintrittsöffnung des gesteuerten Bypasskanals am Verdichtergehäuseinlet opening the controlled bypass channel on the compressor housing
- 88th
- GehäusemantelwandHousing casing wall
- 99
- Druckraumpressure chamber
- 1010
- saugseitige Endwandsuction end wall
- 1111
- SaugdruckreglerSuction pressure
- 1212
- V-förmige ArbeitskammerV-shaped working chamber
- 1515
- steuerbares Bypassregelventilcontrollable Bypass control valve
- 1818
- Druckbehälter ÖlabscheiderPressure vessel oil separator
- 1919
- steuerbarer Bypasskanalcontrollable bypass channel
- 2020
- Druckleitungpressure line
- 2929
- Trapstraps
- 3030
- Flüssigkeitsniveau bei Verdichterbetriebliquid level during compressor operation
- 3131
- Druckrohr zum Ölabscheiderpressure pipe to the oil separator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120103 |